通用规范讲座.ppt
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1、新桥规讲座,第一部分: 公路桥涵设计通用规范 (JTG D602004 ),发布公路桥涵设计通用规范的公告,新桥规的背景,公路工程结构可靠度设计统一标准(GB/T 502831999)自1999年10月1日实施。 对结构可靠度和结构安全等级,结构极限状态、设计状况、目标可靠指标,作用的分类、统计特征、代表值、效应组合,材料与岩土性能和结构几何参数的统计参数、标准值,结构分析与试验,极限状态设计表达式、分项系数,质量管理和控制等方面作了规定。,新桥规的背景(续),公路工程技术标准(JTG B012003)自2004年3月1日起实施。 标准在修订后分为九章,分别是:1 总则、2 控制要素、3 线路
2、、4 路基路面、5 桥涵、6 汽车及人群荷载、7 隧道、8 路线交叉、9 交通工程及沿线设施。 修订内容中与公路桥涵设计密切相关的修订内容有: 桥涵分类 调整了特大桥与大桥的分界,将特大桥的单孔跨径起点由100m调整为150m,多孔跨径起点调整为1000m。 桥涵设计荷载 对结构设计的标准车辆模式及其分级作了修改,汽车荷载模式由车队荷载变为车道荷载。 桥涵净空 以行车速度为基准规定了不同的车道、中间带和路肩等车道要素的宽度。,一、新旧规范章节对比,2004规范 1 总则 2 术语 3 设计要求 3.1 桥涵布置 3.2 桥涵孔径 3.3 桥涵净空 3.4 桥上线形及桥头引道 3.5 构造要求
3、3.6 桥面铺装、排水和防水层 3.7 养护及其他附属设施 4 作用 4.1 作用分类、代表值和作用效应组合 2.2 永久作用 2.3 可变作用 2.4 偶然作用 附录A 全国基本风速图及全国各气象台的基本风速和风压 附录B 气候分区图,1989规范 1 总则 1.1 一般原则 1.2 桥涵布置和桥孔设计 1.3 桥涵跨径 1.4 桥梁净空 1.5 桥上线形及桥头引道 1.6 构造要求 1.7 桥面铺装、排水和防水层 1.8 养护及其他附属设施 2 荷载 2.1 荷载分类与组合 2.2 永久荷载 2.3 可变荷载 2.4偶然荷载 附录A 主动土压力计算 附录B 静土压力计算 附录C 全国基本风
4、压分布图及迎风面积计算 附录D 船只和漂流物的撞击力,二、主要修订内容,1明确了公路桥涵结构应进行承载能力极限状态和正常使用极限状态设计并引人了结构设计的持久状况、短暂状况和偶然状况三个设计状况; 2修改了公路桥涵结构设计的作用效应的组合方式及其组合系数,引人了作用的短期效应组合和长期效应组合,并提出了各种可变作用短期效应组合时的频遇值系数和长期效应组合时的准永久值系数; 3引人了公路桥涵设计的安全等级及其重要性系数,以桥涵结构破坏可能产生的后果严重程度的不同采用不同的重要性系数,使结构的设计更趋合理; 4开展了“公路桥涵分类标准”专题研究,根据研究成果,适当调整了公路桥涵的分类标准; 5进行
5、了“高速公路和一级公路桥涵设计洪水频率标准”专题研究,分析比较了原标准与国内外相关标准间的关系,比较分析了设计洪水的计算分析方法,经综合分析比较,认为可维持原规范的规定; 6取消了原标准汽车荷载等级,改为采用公路级和公路级标准汽车荷载;取消了挂车和履带车验算荷载,将验算荷载的影响间接反映在汽车荷载中;,二、主要修订内容(续),7将汽车冲击系数以跨径为主要影响因素的计算方法,改为以结构基频为主要影响因素的计算方法; 8局部调整了人群荷载的标准值; 9调整了风荷载的计算公式及各影响系数,给出了全国基本风速图及全国各气象台站的基本风速和风压值表; 10.补充了冰压力的计算方法和计算公式; 11.改善
6、了温度作用的规定,完善了体系温度的规定,调整了温度梯度曲线的规定; 12.增加了汽车撞击荷载的计算和设计要求; 13.补充了通航海轮船舶撞击作用的规定。,三、强制性条文,规范总共规定了六条强制性条文,内容如下: 1.0.6 设计基准期 1.0.9 设计安全等级 4.1.2 作用的代表值 4.1.6 承载能力极限状态的作用效应组合 4.3.1 汽车荷载 4.3.2 汽车冲击力 4.3.5 人群荷载,四、总则的修订内容,云南境内某高速公路修建现场,1.0.5 设计原则:安全、适用、经济、美观和有利于环保 公路的可持续发展的基础是在公路的设计、建设和运营过程中考虑环境的保护,实施恰当的土地开发计划来
7、满足社会的需要。,四、总则的修订内容(续),1.0.7 规定公路桥涵结构应进行承载能力极限状态和正常使用极限状态设计。 承载能力极限状态对应于结构或构件达到最大承载能力,或达到不适于继续承载的变形。具体来说可以分成如下几种状态: 1整个结构或其一部分作为刚体而失去平衡(如倾覆等); 2结构构件或其连接因达到其极限强度而破坏; 3结构转变成机动体系; 4结构或构伴丧失稳定性(如柱的压屈失稳等); 5结构或构件由于材料的疲劳而导致破坏; 6由于材料的塑性或徐变变形过大,或由于截面开裂而引起过大的几何变形等,致使结构或构件不再能继续承载和使用(例如拱顶严重下挠,引起拱轴线偏离过大等)。,1.0.6
8、公路桥涵的设计基准期为100年。(强制性条文) 设计基准期 在进行结构可靠性分析时,考虑持久设计状况下各项基本变量与时间关系所采用的基准时间参数,该基准时间参数不使用“设计寿命”的这一概念。,四、总则的修订内容(续),1.0.7(续) 正常使用极限状态对应于结构或构伴达到正常使用和耐久性的各项规定限值。具体来说可以分成以下几种状态: 1影响正常使用或外观变形; 2影响正常使用或耐久性的局部损坏(如过大的裂缝宽度); 3影响正常使用的振动; 4影响正常使用的其他特定状态(例如未失去平衡的过大位移等)。 1.0.8 规定了结构设计的三种状况:持久状况、短暂状况和偶然状况,并规定订了每种状况应进行的
9、设计极限状态。 持久状态:桥涵建成后承受自重、汽车荷载等持续时间很长的状况。该状况下的桥涵应进行承载能力极限状态和正常使用极限状态设计。 短暂状态:桥涵施工过程中承受临时性作用的状况。该状况下的桥涵仅作承载能力极限状态设计,必要时才作正常使用极限状态设计。 偶然状态:在桥涵使用过程中可能偶然出现的状况。该状况下的桥涵仅作承载能力极限状态设计。,四、总则的修订内容(续),1.0.11 调整了桥涵分类 调高了特大桥的跨径起点,大桥的跨径范围随特大桥指标的调整作了相应调整。,注:重要系指高速公路、一级公路、国防公路及城市附近交通繁忙公路上的桥梁,1.0.9 规定了桥涵结构的设计安全等级。(强制性条文
10、),五、设计要求的修订内容,鉴于桥梁水毁的原因之一是基础埋置深度不够,因此规定在水势猛急、河床易冲刷的情况下,对于二级公路上的特殊大桥和三、四级公路上的工程艰巨、修复困难的大桥,必要时可选用高一等级的设计洪水频率(即分别为1/300和1/100)验算基础冲刷深度。,3.1.7 以公路桥涵的设计洪水频率,仍采用原规范的规定。,五、设计要求的修订内容(续),3.3.1 桥面净空 规定桥面净空应符合公路工程技术标准有关公路建筑间限的规定,要求桥涵与桥头引道地行车道、硬路肩、中央分隔带、路缘带等对应地宽度保持一致,以使桥涵与公路更好地衔接,提高服务水平。 车道、中间带、路肩宽度等桥宽要素修订为按照设计
11、速度为标准来确定。(原规范按照不同地形为标准),3.3.4 对互通和分离立交补充了应满足桥下公路视距和前方识别信息地要求;增加了农村道路的农用汽车通道的净空要求。 3.3.5 增加了车行天桥的荷载标准和净空要求。,3.2.5 以术语“标准化跨径”取代原规范的“标准跨径”,标准化跨径的上限值由原规范的60m修订为50m。,五、设计要求的修订内容(续),3.4.4 明确提出高速公路、一级公路和二级公路的桥头宜设置搭板。桥头搭板是处理桥头跳车问题的简捷有效的方法。 3.5.8 支座 提出公路桥涵不宜使用带球冠的或坡形的板式橡胶支座。 增加规定墩台构造应满足更换支座的要求。 美国公路桥梁设计规范(AA
12、SHTO LRFD)14.7.5条规定:钢加劲合成橡胶支座应由粘结在一起的钢板和合成橡胶的间隔层组成。除了任何内部钢板以外,支座可有外部钢板与上、下的合成橡胶层二者,或二者之一,粘结在一起。不应使用楔形的合成橡胶层。所有内部合成橡胶层的厚度相同。上、下盖层应不厚于内层的70%。 3.6.1 高速公路和一级公路上的特大桥、大桥的桥面铺装面宜采用沥青混凝土铺装。桥铺装应有完善的桥面防水、排水系统。 3.6.6 规定了桥梁伸缩缝的一般要求。,五、设计要求的修订内容(续),3.7.1 公路桥涵构造物应按照规定进行定期检查,掌握其技术状态,发现技术缺陷和相关环境的变化,并采取相应的养护措施。,五、设计要
13、求的修订内容(续),六、作用的修订内容,作用 施加于结构上的一组集中力或分布力,或引起结构外加变形或约束变形的原因。前者称直接作用,也称荷载,后者称间接作用。 引入术语“作用”(Action)来概括所有引起结构反应的原因,按其作用的性质分为两类,一类是施加于结构上的外力,如车辆、人群、结构自重等,它们是直接施加于结构上的,可用“荷载”这一术语来概括。另一类不是以外力形式施加于结构,他们产生的效应与结构本身的特征、结构所处的环境等相关,如地震、基础变位、混凝土收缩和徐变、温度变化等,它们是间接作用于结构上的。,六、作用的修订内容(续),作用的分类基本维持原规范的规定。 永久作用 在结构使用期间,
14、其量值不随时间而变化,或其变化值与平均值比较可忽略不计的作用。 可变作用 在结构使用期间,其量值随时间变化,且其变化值与平均值比较不可忽略的作用。 偶然作用 在结构使用期间出现的概率很小,一旦出现,其值很大且持续时间很短的作用。,六、作用的修订内容(续),作用分类,六、作用的修订内容(续),原规范荷载分类,6.1 永久作用,结构自重 预加力 明确提出在连续梁等超静定结构中,需考虑预加力引起的次效应。 土的重力 土侧压力 混凝土收缩及徐变作用 修改了原规范的规定。未作具体的计算规定,指出按照公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTG D62)的规定计算。 水的浮力 基础变位作用,6.2 汽
15、车荷载,关于汽车荷载的计算图式、荷载等级及其标准值、加载方法和纵横向折减等的规定(第4.3.1条)为强制性条文。 原规范车队荷载标准的主要不足之处 1. 容易让人误认为标准荷载模式所采用的车辆重力即是实际桥梁上可以通行的车辆,造成公路交通管理上的不便; 2 原标准的级差不合理,两级标准之间的荷载水平的级差时大时小; 3 计算不便; 4 标准荷载在结构上产生的效应不连续; 5 与国际先进标准不接轨。,6.2 汽车荷载(续),一、汽车荷载的型式 1 汽车荷载分为公路I级和公路级两个等级。 2 汽车荷载由车道荷载和车辆荷载组成。车道荷载由均布荷载和集中荷载组成。车辆荷载即为原汽车超20级的重车。 二
16、、 汽车荷载等级的选用 各级公路桥涵设计的汽车荷载等级按下表的取用。,二级公路为干线公路且重型车辆多时,其桥涵的设计可采用公路I级汽车荷载。 四级公路上重型车辆少时,其桥涵设计所采用的公路级车道荷载的效应可乘以0.8的折减系数,车辆荷载的效应可乘以0.7的折减系数。,6.2 汽车荷载(续),三、车道荷载的标准值,1. 公路-I级车道荷载 均布荷载标准值 qk=10.5kN/m; 集中荷载标准值 计算跨径小于或等于5m时, Pk =180kN; 计算跨径等于或大于50m时,Pk = 360kN; 计算跨径在5m50m之间时,PK值采用直线内插求得。 计算剪力效应时,集中荷载标准值PK应乘以1.2
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